曼哈顿计划:图说原子弹的诞生

1938年12月,德国化学家奥托·哈恩和他的助手弗里茨·斯特拉斯曼首次发现了原子分裂并释放大量能量的核裂变过程。这一发现很快在科学界传开,并引发了人们对利用这一过程制造超级武器的兴趣。哈恩因这一发现获得了诺贝尔奖,并成为一名热情的反核活动家。

爱因斯坦-斯齐拉德的信是由物理学家利奥·斯齐拉德和尤金·维格纳起草的(爱因斯坦只是在信上签名,为了增加说服力),并于1939年8月寄给罗斯福总统。它敦促军方调查用于军事目的的原子能,并加速铀矿的开采。罗斯福同意,1941年,通过行政命令成立了科学研究与发展办公室。

尽管阿尔伯特·爱因斯坦在爱因斯坦·斯齐拉德的信上签了字,但他在曼哈顿计划的研究中没有扮演任何角色。1940年,由于他的左派反战倾向,他被排除在原子弹计划之外,对研制过程一无所知。后来他声称,如果他知道德国离成功试制原子弹还很遥远,他就决不会在信上签字。

罗斯福于1941年10月9日批准了原子弹计划。被称为“S-1铀委员会”的会议是在珍珠港事件之后首次举行的,光开会就花了六个月时间。最初的讨论集中在发展裂变弹是否可能和可行,并研究了其背后的理论物理。1942年7月,S-1科学家宣布,研制这种装置是可能的,但这将是一项艰巨的任务。

随着S-1委员会(出于安全原因,“铀”一词被删除)提出建议,陆军工程兵团立即开始参与必要的大规模建设和管理。1942年6月,詹姆斯·马歇尔将军被选中领导这个项目,并在纽约设立了一个临时总部。

这个项目的代号曼哈顿是马歇尔拟定的,除此之外贡献很少。项目进展缓慢,他的个性与其他一些项目人物发生冲突。1942年9月,莱斯利·格罗夫斯接替他的位置,此从马歇尔没有再进一步的参与此项目。

通过征用土地,格罗夫斯最终控制了全国数十万英亩的土地。克林顿工程师在田纳西州工作,那里将成为关键的铀生产设施。在遥远的内华达州洛斯阿拉莫斯,也获得了10000英亩的土地,用于炸弹的实际研究。家庭被赶出自己的土地,房屋被拆毁,对国会的抗议被忽视。

格罗夫斯在1943年7月亲自任命奥本海默为炸弹项目负责人,此项目被命名为“Y项目”,即炸弹的实际研发,尽管他没有管理经验,也没有获得过诺贝尔奖,他还是一个众所周知的左派分子。

幼年身体孱弱让奥本海默热爱美国西部特别是新墨西哥州。Y项目的地点需要偏远、平坦、安全且无法进入,因此奥本海默推荐了新墨西哥州的偏远沙漠地区。洛斯阿拉莫斯农场学校是一所建于1917年的私立男子学校,周围地区被选中,1943年初军队控制了这所学校。这将很快成为洛斯阿拉莫斯科学实验室-原子弹的诞生地。

这座被称为“小山”的地方从无到有迅速崛起,成为一个巨大的科学研究和工程中心。它于1943年11月正式完工,但在战后仍在不断扩大。就像被关在监狱里的科学营,数以百计的科学家、数千名工程师和专家以及无数的家庭成员都生活在一个特别的城镇里。那里的供水很差,天气在忽冷忽热,戒备森严,而且完全与世隔绝。诺贝尔奖获得者发现自己住在没有浴缸的宿舍式住房里,人行道通常由铺在泥土上的木制压板组成。

格罗夫斯制定了详尽的保密和安全规则。每个地点都有一个代号,又为每一个不同的工厂分配了一些列代号。这些工厂专门将重要的铀235从开采的铀中分离出来,如Y-12和K-25。所有往来曼哈顿地区的邮件都受到严苛的审查。科学家受到监控,旅行受到限制,电话中使用密码和假名,曼哈顿核电站附近任何地方都不允许访客,放射性物质通常是用没有标记的私人汽车运输的。格罗夫斯带着一个装有机密材料的普通笔记本独自坐火车,还有一把枪。

曼哈顿计划最大的秘密是洛斯阿拉莫斯。它受到层层保护,一个字也没有对外透露,甚至连“洛斯阿拉莫斯”这个名字都是高度机密的,不存在于地图或勘测图上。只有一条路可以走,没有标记,也没有街道名称。世界上最重要的核设施没有官方名称,只有一个邮政信箱作为地址。住在那里的人把它简单地称为Y点或小山。

田纳西州奥克里奇的铀精炼厂(一个专门为满足项目需要而创建的城镇)雇佣了82000名工人,他们使用几种不同的方法将爆炸性铀和钚同位素从开采的原金属中分离出来。没有人知道他们在做什么。此外,在田纳西州、华盛顿州(被称为汉福德工地)、芝加哥以及美国和加拿大的十几个其他工地,有超过10万名建筑工人在不同时期受雇建造工厂。许多人直到几十年后才知道他们帮助制造了原子弹。

格罗夫斯和奥本海默一致认为,应该探索建造和部署裂变弹的所有可能途径,以防其中一枚失败。为此,两个完全不同的小组正在根据两种截然不同的设计开发炸弹。其中一个是一台简单的设备,一块放射性物质通过一根管子向一块较大的放射性物质发射。结块会碰撞,引起连锁反应,并引发核爆炸,代号“瘦子”。另一种设计是一个巨大的炸弹,爆炸透镜将同时引爆,产生冲击波,将放射性物质压缩到临界状态,代号“胖子”。

研究和测试很快证明瘦子是不可行的,于是被放弃,胖子作为备用。1944年7月17日,又开始研制一种使用威力较小的铀而不是钚的枪炸弹,代号“小男孩”。

物理学家塞思·内德梅耶有另一个想法——使用同时发射的常规炸药产生冲击波,压缩铀球,造成临界状态和核爆炸。1944年7月,人们发现可供瘦子使用的钚太不纯净,无法保证会发生爆炸。于是在洛斯阿拉莫斯的多次重组中,内德梅耶的内爆小组也得到了大规模的加强。但内德梅耶不适合管理一个庞大的团队,导致进展缓慢。他被解雇了,只能继续当顾问,但他的内爆设计被证明是未来所有核武器的基础。

最著名的原子间谍是克劳斯·福克斯,出生于德国的英国公民,他与从英国派来协助Y地点的大批科学家一起工作。另一位是西奥多·霍尔,洛斯阿拉莫斯最年轻的物理学家,他向俄罗斯提供了胖人内爆炸弹的完整计划。第三个是大卫·格林格拉斯,他是洛斯阿拉莫斯的一名机械师,负责运送失窃材料。由于间谍活动,俄罗斯的原子弹计划在不到四年的时间里研制出了一个复制版的胖子。

虽然几乎所有参与曼哈顿计划的科学家都是男性,但女性在制造原子弹的各个方面都扮演着重要角色。橡树岭和汉福德炼厂的数千名工人是女性。女秘书充当“人类计算机”,并在研究中进行大量的数学计算。格罗夫斯将军的私人秘书让·奥利里被视为格罗夫斯权力的延伸——例行公事地发号施令,顶住将军的粗暴态度,获得连参议员和将军都没有的信息。

到1945年7月,这两种设计被敲定下来,只能进行改进。这个小男孩的枪炸弹是一个简单的设计,不需要试射。但复杂的内爆炸弹依赖于近30个爆炸透镜同时引爆,没人知道胖子会不会工作。1945年7月16日,在距离洛斯阿拉莫斯以南220英里的北卡罗来纳州阿拉莫戈多郊外进行了一次试射。在波茨坦会议上及时通知约瑟夫·斯大林美国有原子弹,尽管斯大林已经知道了。作为试验预防措施,建造了一艘代号为Trinity的巨大的钢制容器,里面装着炸弹。

当炸弹接近完成时,一个叫做临时委员会的秘密组织在华盛顿和新墨西哥州举行了三次会议,任务是选择在日本投放炸弹的目标。他们将目标缩小到5个,包括最终的广岛和长崎。一些科学家认为,这些核弹不应被用作实战,而是被用作展示美国实力的武器,让日本能够在不造成更多生命损失的情况下投降。奥本海默和格罗夫斯都强烈反对,奥本海默认为炸弹应该被用来造成最大的伤害和死亡,以证明原子武器的真正威力,并确保它们不再被使用。

尽管人们对德国的原子弹计划非常担心,但随着战争的持续,纳粹甚至都无法测试核裂变武器。德国科学是原子能起源的基础,它被大学的纳粹化和犹太人的迫害所蹂躏。许多杰出的科学家和工程师早在1933年就逃离了德国,还有许多人被征召到阵地。所取得的任何进展都受到领导不力、缺乏远见和缺乏资源的阻碍。 虽然有人声称德国至少进行了一次,也许三次核试验,但最有说服力的证据表明,他们几乎什么也没做。

因为使用的是铀而不是钚,所以小男孩在广岛上空爆炸时的当量非常低。它携带了超过140磅的铀,但只有25盎司达到临界状态。尽管炸弹的效率很低,但仍有7万平民和士兵死亡,另有7万人受到大规模辐射。
投在长崎的胖子的当量为21千吨,但由于爆炸被一个山谷所限制,伤亡较低。

曼哈顿计划的建设、工程和研究费用总计超过20亿美元。
任何人都不希望再次看到原子弹的爆炸,如果有那么一天,那将是全人类的毁灭。
珍爱和平。

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